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  Plantas competem? - e alguns mecanismos dependentes da densidade
13/01/2012
atualizado em: 25/01/2012
Temos a impressão que somente animais desenvolveram interações complexas, porém as plantas, sempre imóveis, possuem dinâmicas próprias, reguladas por fatores bem distintos. E suas regras ecólogicas possuem aplicações bem vastas.

Área(s) de Atuação que o Presente Artigo trata
Biologia
Meio Ambiente e Biodiversidade
Biomonitoramento
Diagnóstico, Controle e Monitoramento Ambiental


Plantas competem? - e alguns mecanismos dependente da densidade

William Roberto Luiz Silva Pereira

Acessor técnico do Instituto I2S – Inteligência para Sustentabilidade

                A teoria diz que dependência de densidade significa que o crescimento populacional de um organismo é regulado por mecanismos que ocorrem em função da densidade (nº de indivíduos/área ou nº de indivíduos/volume). Vamos para o mundo real.

                Se há poucos indivíduos (por exemplo, um casal) e eles se reproduzem, a geração seguinte irá se beneficiar dos recursos que estão disponíveis naquele local. Todos gozarão de espaço e bastante comida, um verdadeiro oásis. Porém quando a quantidade de recursos (e também a disponibilidade de espaço) diminui, começam a atuar os mecanismos dependentes da densidade. Os indivíduos começam a disputar espaço e também os recursos alimentares que estão disponíveis para eles. Alguns minguarão, outros viverão tranqüilos e darão origem a futuros descendentes. Porém outros irão sentir os efeitos da competição e migrarão para outros locais. Outros irão sofrer as conseqüências mais drásticas. E outros irão se adaptar. E entre os diversos fenômenos que ocorrem ao mesmo tempo, a saída líquida de indivíduos do ambiente irá aumentar e ocorrerá um balanço entre o número de indivíduos que entram e saem desse espaço. Qualquer semelhança com relatos bíblicos e o nosso dia-a-dia é mera coincidência.

                Os teóricos da ecologia já demonstraram à muito tempo que essas populações crescem muitas vezes respeitando os mecanismos de dependência da densidade. Isso já foi verificados para populações de mosca-das-frutas, de micro-crustáceos, de besouros, de ovelha-doméstica, e até em populações humanas.

                Mas e as plantas? Elas não se movimentam e não podem migrar para outros locais quando o ambiente não está favorável. Elas fazem fotossíntese e, teoricamente, produzem seu próprio alimento (são autotróficas fotossintetizantes). Mas lembremos que ela depende de matéria-prima, que no caso está no solo (depende da disponibilidade de nutrientes) e da tomada de gás carbônico da atmosfera (através dos estômatos).

                Uma planta compete com a outra, disputando os melhores espaços para permitir que a luz solar penetre nas suas folhas e inicie o processo de fotossíntese. E no solo suas raízes disputam os melhores espaços para capturar os nutrientes necessários para sobreviver. Isso sem falar que essas mesmas plantas servem de alimentos para diversos outros seres vivos. E nessa disputa acirrada, as plantas tentam sobreviver e o fazem. E quando observamos, só vemos plantas, que nunca saem do lugar.

                O chinês Wang Renzhong do Laboratório Nacional de Engenharia Ecológica de Pradarias da Universidade de Changchun, em 1998, quis estudar e aplicar maneiras de detectar esse processo populacional. 

                Ele usou a planta Calamagrostis epigejos, conhecida como reedgrass (grama-cana), originária da Europa, que pode se tornar uma praga em solos arenosos-limosos, mas em solos argilosos ou secos é de fácil controle.

                No seu estudo ele relacionou a biomassa populacional e a densidade de plantas e nos dados encontrados ele fez um ajuste de curva numa equação semelhante a equação logística (ver fig. 1) encontrando 95% de ajuste dos pontos aos dados (Fig. 1).

                A biomassa populacional total (restrita a uma área definida) aumenta gradativamente com a densidade populacional, até atingir um valor Wchamado de biomassa assintótica. Esse aumento é condicionado por um parâmetro λ chamado de taxa de crescimento de biomassa. Portanto, esse aumento em biomassa ocorre de maneira ordenada e numa velocidade constante em função do número de indivíduos que nascem e se desenvolver, até atingir uma biomassa máxima. Os dados que ele mensurou revelaram que as maiores biomassas chegaram próximos a biomassa assintótica de W = 99,6g para uma densidade máxima por volta de 320 indivíduos por 250cm quadrados.

                Ele também fez relações entre a biomassa média (a biomassa que um indivíduo médio possui) e  densidade populacional e o volume médio também com a densidade, encontrando relações muito íntimas, que apareceram sob a forma de “leis de potência” (ver fig. 2), com expoente bem característico.

                Ao relacionar a biomassa de uma planta média e a sua densidade populacional, surge no expoente da “lei de potência” um valor de b = -0,47

                O valor ficou próximo do teórico esperado de b = -1/2 = -0,50. Esse valor corresponde a uma lei muito conhecida na ecologia de plantas, a Lei de Yoda ou Lei de Auto-desbaste (Yoda’s Law ou Self-thinning Law).

                Essa lei é reconhecida cientificamente, mas nem todas as observações correspondiam a Lei de Yoda e muitos até desconfiaram da sua validade. Porém análises mais minunciosas revelaram a sua existência. Ela aparece de duas formas: quando se relaciona a biomassa média dos indivíduos com a densidade, aparece b = -3/2 e quando se relaciona a biomassa do estande, que é o resultado da multiplicação entre a densidade populacional e a massa média por perfilho (termo da agronomia que refere à planta que começa a emitir colmos, processo esse regulado por hormônios), e relaciona com a densidade, surgindo b = -1/2, onde facilmente essa relação é demonstrada matematicamente.              

                E justamente o mecanismo que está por detrás do expoente de Yoda é o efeito da competição por luz. O aumento da intensidade luminosa causaria uma diminuição da mortalidade. A disponibilidade de nutrientes aumentaria a taxa de mortalidade pelo aumento na taxa de crescimento, com conseqüente aumento na competição por luz. A redução no nível de luminosidade diminui o valor da intercepção da curva no eixo Y.

                É uma evidência contraditória, mas se os nutrientes realmente mudassem o expoente de Yoda, isso ocorreria através do seu efeito sobre a taxa fotossintética, e conseqüentemente sobre o ponto de compensação luminosa e sobre o índice de área foliar

.                A lei de Yoda, portanto, descreve a relação entre o tamanho médio e a densidade populacional de perfilhos numa população de plantas em crescimento, e por isso, sujeita a uma mortalidade dependente da densidade, ou seja, a um mecanismo de compensação entre tamanho e densidade populacional de perfilhos.

                Tal relação é bastante utilizada e serviu até para ajudar a demonstrar que florestas antigas são escoadouros globais de carbono, removendo dióxido de carbono na atmosfera. No artigo Old-growth forests as global carbon sinks, publicado na revista Nature por Sebastiaan Luyssaert e colegas, em 2008, foi provado que florestas antigas podem continuar seqüestrando carbono, contrário ao pensamento corrente que eles são neutros. Essas florestas sozinhas conseguem seqüestrar por volta de 1,3 gigatoneladas de carbono por ano e se essas florestas forem impactadas, muito do carbono irá retornar para a atmosfera. E a lei de Yoda aplicada a essas mesmas florestas antigas também foram respeitadas, provavelmente revelando que os mecanismos dependentes de densidade ainda atuam nessas florestas (Fig. 3).

                Diversas teorias tentam aprofundar sobre os mecanismos que atuam na dinâmica de plantas e que regulam o surgimento e a variabilidade dos valores que ficam em torno do expoente e do coeficiente de Yoda, com pressupostos biológicos reais e estruturação matemáticas as vezes complexas. Porém a abrangência dessa lei é muito vasta e o valor de b pode ser até usado como índice de produtividade do pasto, demonstrado na tese de André Fischer Sbrissia com tema Compensação tamanho/densidade populacional de perfilhos em pastagens de Cynodon spp, desenvolvida na USP – Piracicaba em 2000. Quanto maior a distância entre os pontos observados e a curva -3/2, maior seria o Índice de Área Foliar e conseqüentemente maior seria sua capacidade de acúmulo de matéria-seca.  Portanto, a Lei do Auto-desbaste é definitivamente aceita e de fácil aplicação, pois dependendo do sistema analisado as variáveis são de fácil mensuração e os mecanismos por detrás da lei são parcialmente compreendidos.

                Uma lei simples que aparece naturalmente tem implicações valiosas, ocorrendo em diversas escalas de estudo, surgindo tanto em monoculturas, como no caso da grama-cana, até em grandes florestas globais. Não importa as dimensões do estudo, as regras ecológicas são as mesmas.


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